首次看清,新冠病毒如何入侵人類大腦!今日《自然》子刊展示高清圖像

2020-12-03 騰訊網

▎藥明康德內容團隊編輯

一年前,新冠病毒在人體中導致的肺部異常開始引起醫生們的注意。時至今日,人們已經認識到,COVID-19不只是一種呼吸系統疾病

除了損害肺部,新冠病毒還會影響人的心血管系統、胃腸道和中樞神經系統。有多達1/3的患者報告,他們出現了神經系統症狀,包括嗅覺和味覺喪失,頭痛,頭暈,疲勞,噁心。甚至還有一些患者會發生中風、意識受損等更嚴重的症狀。

▲COVID-19的常見肺外表現(圖片來源:參考資料[3])

這些不同尋常的現象讓人們懷疑,新冠病毒會入侵大腦,並感染腦中某些特定的細胞。另一方面,新近出現的一些研究證據顯示,感染者的腦部和腦脊液內發現了新冠病毒的核酸。那麼,新冠病毒究竟會通過怎樣的途徑越過血腦屏障,入侵大腦?想要阻止或治療新冠引起的神經症狀,需要找到這一關鍵問題的答案。

今日,《自然》子刊Nature Neuroscience發表了一項研究結果,科研人員通過屍檢發現,新冠病毒有可能從鼻子進入大腦,沿著神經細胞傳播。在這項研究中,科學家們也首次獲得了完整的新冠病毒顆粒在鼻咽內部的電子顯微鏡圖像。

德國柏林夏裡特大學醫學院(Charité – Universit tsmedizin Berlin)Frank Heppner博士與同事們研究了33具死於新冠感染的患者屍體,詳細分析了他們的多個組織樣本,包括鼻咽部和多個腦區。

在這些已故感染者的鼻咽和大腦中,研究人員找到了新冠病毒的核酸和刺突蛋白,這些證據表明,在連接眼睛、口腔、鼻腔與腦幹的神經解剖結構中,均有病毒存在。其中,新冠病毒載量最高的部位是嗅黏膜(olfactory mucosa)

分析的組織樣本取自嗅黏膜(R1)、嗅球(R2)、嗅結節(R3)、口腔黏膜(R4),三叉神經節(R5)、延髓(R6)和小腦(R7)等區域(圖片來源:參考資料[1])

使用特殊的組織染色方法,這支研究小組在嗅黏膜觀察到了大量完整的新冠病毒顆粒。電鏡圖像清晰地顯示,有些病毒顆粒在神經細胞內部,有些在鄰近的上皮細胞伸出的突起內。

超薄層切片和人工著色的電鏡圖像顯示,嗅黏膜中的細胞內有大量完整的新冠病毒顆粒(圖片來源:參考資料[2];Credit:Michael Laue / RKI和Carsten Dittmayer / Charité)

免疫組化染色的結果進一步確認,在鼻黏膜內部,一些表達神經元標誌物的細胞內有刺突蛋白,說明嗅覺神經元可能受到了感染。此外,在接收嗅覺和味覺信號的腦區中,也發現了新冠病毒的刺突蛋白,以及免疫細胞被激活的證據。

「在我們看來,嗅黏膜神經細胞中存在新冠病毒,可以很好地解釋新冠患者的神經症狀,比如嗅覺或味覺的喪失。」 Heppner教授說道,「新冠病毒會利用嗅黏膜作為進入大腦的入口,我們的數據支持了這種觀點。一旦進入嗅黏膜,為了到達大腦,病毒似乎會利用嗅神經等神經解剖學上的連接。」

免疫螢光染色顯示,嗅黏膜內部的神經細胞(粉紅)已被新冠病毒(黃色)感染,周圍是起支持作用的內皮細胞(圖片來源:參考資料[2];Credit:Jonas Franz)

研究人員還在延髓(腦中負責呼吸等重要功能的區域)發現了新冠病毒存在的證據。他們猜測,在重症患者中,病毒侵入這一腦區,也可能讓肺部感染導致的呼吸困難進一步惡化

但論文中也指出,「有必要強調的是,這項研究涉及的新冠患者都屬於嚴重疾病,因此,不一定可以把我們的結論推移到輕度或中度的新冠患者。」

我們的數據表明,新冠病毒可以從一個神經細胞傳到另一個神經細胞,最終進入大腦。但我們也不能排除病毒通過血管傳播的可能,因為在大腦的血管壁也發現了病毒存在的證據。」 這項研究的另一位負責人Helena Radbruch博士補充說。

參考資料

[2] How SARS-CoV-2 reaches the brain. Retrieved Dec. 1, 2020, from https://www.charite.de/en/service/press_reports/artikel/detail/how_sars_cov_2_reaches_the_brain/

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